第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共7页多晶硅产业情况一．多晶硅简介及用途1、多晶硅简介多晶硅：晶体硅的一种，当熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。单晶硅：晶体硅的一种，具有基本完整的点阵结构的晶体，不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999％，甚至达到99.9999999％以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。多晶硅与单晶硅的差别：当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。2、多晶硅的分类多晶硅按纯度分类可以分为冶金级（工业硅）、太阳能级、电子级。2.1冶金级硅(MG)：是硅的氧化物在电弧炉中被碳还原而成。一般含Si为90-95%以上，高达99.8%以上。2.2太阳级硅(SG)：纯度介于冶金级硅与电子级硅之间，至今未有明确界定。一般认为含Si在99.99%–99.9999%（4～6个9）。2.3电子级硅(EG):一般要求含Si>99.9999%以上，超高纯达到99.9999999%～99.999999999%（9～11个9)。第2页共7页第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共7页3.多晶硅的主要用途3.1制作单晶硅，一般需要用高纯度的电子级硅（EG）。单晶硅是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。3.2制作太阳能电池，一般使用太阳能级硅（SG）二．多晶硅生产工艺多晶硅的生产技术主要有：改良西门子法、硅烷法和流化床法。正在研发的还有冶金法、气液沉积法、重掺硅废料法等制造低成本多晶硅的新工艺。世界上85％的多晶硅是采用改良西门子法生产的，国内上市生产企业100%采用此法，其余方法生产的多晶硅仅占15％。1、改良西门子法该法是以HCl（或Cl2、H2）和冶金级工业硅为原料，将粗硅（工业硅）粉与HCl在高温多晶硅料多晶硅锭单晶硅棒半导体芯片太阳能电池板光伏发电站第3页共7页第2页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共7页下合成为SiHCl3，然后对SiHCl3进行化学精制提纯，接着对SiHCL3进行多级精馏，使其纯度达到9个9以上，其中金属杂质总含量应降到0.1ppba以下，最后在还原炉中在1050℃的硅芯上用超高纯的氢气对SiHCL3进行还原而长成高纯多晶硅棒。其工艺流程如下：冶金硅+HCl→SiHCl3+SiH4+SiH2Cl12…→SiHCl3(精馏)→SiHCl3+H2(1000℃气相沉淀)→U型硅棒→挤压粉碎→用HF和HNO3浸蚀→多晶硅块（1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅，其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑（2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。其化学反应Si+HCl→SiHCl3+H2↑，反应温度为300度，该反应是放热的。同时形成气态混合物(H2,HCl,SiHCl3,SiCl4,Si)。（3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解:过滤硅粉，冷凝SiHCl3,SiC14,而气态H2,HCl返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物SiHCl3,SiCl4，净化三氯氢硅（多级精馏）。（4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiHCl3在H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。其化学反应为：SiHCl3+H2→Si+HCl。多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径5-10毫米，长度1.5-2米，数量80根），在1050-1100度在棒上生长多晶硅，直径可达到150-200毫米。这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部分同H2,HCl,SiHCl3,SiCl4从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该工艺的竞争力。改良西门子法生产多晶硅的副产品：多晶硅生产过程中将有大量的废水、废液排出，如：生产1000吨多晶硅将有三氯氢硅3500吨、四氯化硅4500吨废液产生，未经处理回收的三氯氢硅和四氯化...
